DE602004000959T2

DE602004000959T2 - Ringdichtung für Fluidtransferverbindung und Verbindung mit einer solchen Dichtung

Info

Publication number: DE602004000959T2
Application number: DE602004000959T
Authority: DE
Inventors: Thierry Travers
Original assignee: Joint Francais SNC
Current assignee: Joint Francais SNC
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2024-06-23
Also published as: EP1493958A1; EP1493958B1; ES2265625T3; US20050001388A1; ATE327464T1; US7007954B2; FR2857076A1; DE602004000959D1; PL1493958T3; FR2857076B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ringdichtung für eine Verbindung, sowie auf die Verbindung, die für ein Leitungs-Ansatzstück erhalten wird, das ein Fluid wie Luft, Öl, Wasser oder Kraftstoffe (Benzin, Diesel usw.) transportiert.
Die Erfindung betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, die Fluidtransferverbindungen (Luft, Wasser, Bremsflüssigkeit, usw.) auf dem Kraftfahrzeugsektor, und genauer unter der Motorhaube der Fahrzeuge.
Die für den Fluidtransfer bestimmten Kraftfahrzeug-Verbindungen entwickeln sich, da sie eine verringerte Fliessband-Montagezeit und somit einen Gewinn für den Hersteller ermöglichen, insbesondere beim Transfer von Luft (Filterung, Turbo, Abgasrückführung oder EGR, usw.). Diese Funktionen erfordern dichte Fluidtransferverbindungen unter der Motorhaube zwischen einer ein Ansatzstück aufweisenden Zuführungsleitung und einem Verbindungsstutzen zum Motor.
Die Verbindungshersteller möchten ihre Bauteile mit kostengünstigen Technologien und in einem begrenzten Raum herstellen. Sie stellen also allgemein gewalzte Bauteile her, die große Krümmungsradien am Rillenboden haben, um die Dichtungen anzuordnen.
Die derzeit verwendeten Dichtringe führen zu hohen Montagekräften und wenig wirtschaftlichen Herstellungskosten, wenn die Verbindungsabmessungen groß sind.
Außerdem sind die Lippendichtungen nicht für die Fluidtransfer-Trägerverbindungen ausgelegt, die große Krümmungsradien aufweisen. Außerdem sind ihre Kosten allgemein hoch, und sie ist unsymmetrisch: Bei ihrer Montage muss eine Richtung beachtet werden, und die Ausfallgefahren sind beträchtlich.
Ein anderer Dichtungstyp für solche Anwendungen ist in der Druckschrift US-A-4 304 415 gezeigt.
Es gibt ebenfalls vierlappige Dichtungen, wie sie zum Beispiel in der Druckschrift EP-A-1096182 definiert sind. Diese Dichtungen ermöglichen keinen ausreichenden Grad des Eindrückens der Lappen am Rillenboden, wenn die Lappen für eine Rille mit gegebener Öffnung bemessen sind, deren Boden notwendigerweise schmaler ist. So ermöglichen diese Dichtungen keine Herstellung der Verbindung nur mit der Verformung der äußeren Lappen und kein ausreichendes Absorbieren der Bemessungstoleranzen des Rillenbodens. Solche Dichtungen bedingen also eine deutliche Erhöhung der axialen Montagekräfte.
Ziel der Erfindung ist es also, die Herstellung einer Verbindung zu ermöglichen, bei der die axialen Montagekräfte der Dichtung gering sind (Montagekräfte, die zum Beispiel zwischen 60 und 80 N liegen, was mit einer manuellen Montage der Verbindung kompatibel ist), während die Verbindung eine große Abmessung hat, zum Beispiel mit einem Durchmesser von mehr als 30 mm, der auch 60 bis 70 mm erreichen kann.
Insbesondere zielt die Erfindung auf eine Montage einer Dichtung in eine gewalzte Rille, genannt "Montage in der Bohrung", mit verringerten axialen Kräften ab.
Um dieses Ziel zu erreichen, schlägt die Erfindung die Herstellung einer Dichtung vor, deren Einhüllende im Schnitt eine Auflage am Rillenboden mit einer geringeren Abmessung als die Auflage auf dem Fluidzuführungs-Ansatzstück aufweist.
Genauer gesagt, hat die vorliegende Erfindung eine Ringdichtung für eine Fluidtransferverbindung zwischen einem Ansatzstück einer Zuführungsleitung und einem Verbindungsstutzen zum Gegenstand, wobei diese Verbindung eine ringförmige Rille umfasst, um die Dichtung aufzunehmen, welche eine Auflagefläche auf dem Rillenboden und eine Auflagefläche auf dem Ansatzstück aufweist, wobei die Rille eine Öffnung und einen im Wesentlichen ebenen Rillenboden mit geringerem Ausmaß als ihre Öffnung besitzt. Die Dichtung weist im Querschnitt eine Auflagefläche auf dem Rillenboden mit geringerem Ausmaß als die Auflagefläche der Verbindung an dem Ansatzstück auf, wobei die Breiten der Auflageflächen für den Boden und die Verbindung jeweils in Abhängigkeit von den Abmessungen des Bodens und der Öffnung der Rille bestimmt sind. Die Dichtung ist vom vierlappigen Typ, welcher im Querschnitt eine Form eines "X" mit einer Einhüllenden im Wesentlichen in Form eines Trapezes, vorzugsweise eines gleichschenkligen Trapezes, aufweist, mit zwei Rillenbodenlappen, welche die Auflagefläche auf dem Rillenboden bilden und der kleinen Grundseite des Trapezes entsprechen, während zwei Kontaktlappen die Auflagefläche auf dem Ansatzstück bilden und der großen Grundseite entsprechen.
Gemäß besonderen Ausführungsformen:

– ist das Verhältnis der radialen Höhen zwischen den Grundseiten des Trapezes (Höhe des Trapezes) und zwischen den Böden der Lappen (Mindesthöhe der Dichtung) durch die Abmessungen der Rille bestimmt, um eine Verbindung ohne ein Eindrücken der Dichtung, welches über die Verformung der Lappen hinausgeht, zu realisieren;
– liegt das Verhältnis der radialen Höhen in der Spanne von 60–70% und ist vorzugsweise im Wesentlichen gleich 70%;
– ist das Größenverhältnis zwischen der Höhe der Dichtung und der Breite seiner Auflagefläche an dem Ansatzstück zwischen ungefähr 1 und 0,55 enthalten.

Die erfindungsgemäßen Dichtungen, die durch Homothetie abnehmen, können einen großen Bereich von Größen abdecken, ohne dass die Lappen eine Dicke von weniger als 0,3 mm erreichen, die zwischen den Biegepunkten berechnet wird, um hohe Abmessungstoleranzen abzudecken.
Vorteilhafterweise wird die erfindungsgemäße Dichtung ausgehend von einem Formwerkzeug realisiert, welches zwei symmetrische Abschnitte aufweist. So wird die Erhöhung der Kosten bezüglich der Herstellung eines Dichtrings minimiert.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Verbindung zwischen einem Ansatzstück einer Fluidzuführungsleitung und einem Verbindungsstutzen, umfassend eine ringförmige Rille, welche dazu ausgestaltet ist, die Dichtung aufzunehmen, die die oben erwähnten Merkmale aufweist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist das Verhältnis zwischen der Öffnung der Rille und der Breite der Dichtung, welche zwischen den Rillenbodenlappen definiert ist, ungefähr gleich 0,7.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind vorzugsweise vom Einrasttyp.
Die Verbindungen sind vom Typ in der Bohrung, wenn das Ansatzstück in den Verbindungsstutzen eindringt, oder vom Typ auf der Achse, wenn das Ansatzstück den die Verbindungsachse bildenden Stutzen umgibt. Im letzteren Fall ist das Trapez der Dichtung bezüglich der Achse der Verbindung umgekehrt, wobei die kleine Grundseite sich auf der Seite der Achse befindet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines ausführlichen Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren hervor. Es zeigen:
1 eine Ansicht einer Verbindung im Längsschnitt, die eine Rille aufweist, die eine Dichtung in der Montage in die Bohrung gemäß der Erfindung aufnimmt, vor dem Einführen des Ansatzstücks der zu verbindenden Luftleitung; und
2 eine Ansicht des gleichen Typs nach der Verbindung des Ansatzstücks.
Unter Bezugnahme auf die Längsschnittansicht der 1 ist ein Beispiel einer Ringdichtung 10 gemäß der Erfindung in einer ringförmigen Rille 20 vom gewalzten Typ angeordnet. Die Dichtung ist aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk. Diese Dichtung ist dazu bestimmt, eine Verbindung gemäß einer Montage in der Bohrung 30 des Verbindungsstutzens 31 unter der Motorhaube eines Fahrzeugs herzustellen. Die Verbindungsbohrung 30 hat im Beispiel einen Innendurchmesser von etwa 46,5 mm.
Ein Ansatzstück 40 einer Luftleitung wird in der Bohrung in Richtung (Pfeil F) des Stutzens 31 ausgerichtet, um eine Verbindung durch Einrasten auf der Rille 20 herzustellen. Das Ansatzstück kann aus Stahl oder Kunststoffmaterial sein. Das Einrastsystem ist dem Fachmann bekannt und wurde nicht dargestellt. Die Dichtung, die Rille, das Ansatzstück und der Stutzen haben eine gemeinsame Mittelachse X'X mit axialer Symmetrie.
Die ringförmige Rille 20 besitzt zwei parallele radiale Wände 22a und 22b, die über eine Tiefe Δ eine konstante Öffnung 22 von 4,4 mm bilden. Der im Wesentlichen ebene axiale Rillenboden 21 mit einer Breite von 3,05 mm schließt an die radialen Wände über zwei Abrundungen mit einem Krümmungsradius von 1 mm an. Der Rillenboden ist aus geformtem Metall.
Die Dichtung 10 hat eine Auflagefläche F1 auf dem Boden 21 der Rille 20, eine Auflagefläche F2, die mit dem Ansatzstück 40 zusammenwirken soll, und zwei Seitenflächen F3 und F4. Die Gesamtheit dieser Flächen liegt im Schnitt in einem gleichschenkligen Trapez T, das von einer kleinen Grundseite B1, die im Wesentlichen mit dem Rillenboden 21 zusammenfällt, wenn die Dichtung in der Rille angeordnet ist, einer großen Grundseite B2 gegenüber der kleinen Grundseite B1, und zwei Seiten C1 und C2 gebildet wird, die in einer Quersymmetrieebene P der Dichtung 10 symmetrisch sind.
Die Dichtung 10 ist eine vierlappige Dichtung mit vier Lappen L1 bis L4, die im Schnitt eine "X"-Form haben, die in der trapezförmigen Einhüllenden T liegt.
Die Auflagefläche F1 des Rillenbodens setzt sich in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Lippen zusammen, die im Schnitt zwei Lappen L1 und L2 bilden, die bezüglich der Ebene P symmetrisch sind und eine Breite 11 der Bodenauflagefläche von 3,05 mm definieren. In gleicher Weise setzt sich die Auflagefläche F2 der Verbindung auf dem Ansatzstück 40 in diesem Beispiel aus zwei symmetrischen Lippen zusammen, die im Schnitt zwei symmetrische Lappen L3 und L4 bilden und eine Breite 12 der Ansatzstück-Auflagefläche von 3,65 mm definieren, die aufgrund der Trapezform der Dichtung größer ist als die Breite der Bodenfläche 11. Die Werte von 11 und 12 werden in Abhängigkeit von den Abmessungen der Rille 20 berechnet, nämlich ihres Bodens 21 und ihrer Öffnung 22.
Die Dichtung 10 hat radial zwei Höhen: eine Dichtungshöhe H1, Höhe des Trapezes (entsprechend der Entfernung zwischen den Grundseiten des Trapezes) – gleich 3,40 mm im Ausführungsbeispiel –, und eine Höhe am Lappenboden H2, die der minimalen Entfernung zwischen den Auflageflächen entspricht, hier gleich 2,39 mm. Das Verhältnis zwischen den radialen Höhen beträgt im Beispiel etwa 70%.
Dieses Verhältnis wird in Abhängigkeit von den Abmessungstoleranzen des Rillenbodens 21 sowie den spezifischen Größenordnungen berechnet, die mit der herzustellenden Verbindung verbunden sind: die Höhe der Dichtung H1, die Bohrung 30 und der Durchmesser des Ansatzstücks 40, wobei das Ansatzstück 40 in der Bohrung 30 geführt wird. In Abhängigkeit von diesen Toleranzen wird eine Einklemmspanne der Dichtung definiert. Zum Beispiel ein nominales Einklemmen der Dichtung von 15%, entsprechend einer Kraft von 60 N auf die Achse, für extremes Einklemmen von mindestens 3% (Kraft von 40 N) und von höchstens 28% (90 N Kraft). In diesem Beispiel beträgt die Einklemmspanne also 25%, was das Verhältnis der Höhen der Dich tung auf etwa 70% definiert, um ein zentrales Eindrücken der Dichtung zu vermeiden.
Unter diesen Bedingungen, und wie in 2 gezeigt, wird die Verbindung ohne ein Eindrücken der Dichtung 10 durchgeführt, das über die Verformung der Lappen L1 bis L4 hinausgeht, wenn die Luftleitung verbunden ist, wobei die Dichtung auf dem Ansatzstück 40 aufliegt.
Um reduzierte Kräfte beim Einführen und dem Übergehen des Ansatzstücks 40 auf die Dichtung 10 auszuüben, beträgt das zwischen der Höhe H1 der Dichtung und der Ansatzstück-Breite 12 der Dichtung definierte Größenverhältnis vorteilhafterweise etwa 0,9.
Die Dichtung wird im Beispiel ausgehend von einem Formwerkzeug hergestellt, das zwei gleiche Halbschalen aufweist, um zwei über die Quersymmetrieebene P symmetrische Halbdichtungen herzustellen, wobei die Einheit die oben beschriebene Dichtung bildet.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, und alle den erwähnten Mitteln technisch gleichwertigen Mittel liegen in ihrem Definitionsbereich. Zum Beispiel kann die Auflagefläche des Ansatzstücks von einer Mehrfachlippe vom Typ "Poly-V" gebildet werden. Das Trapez der Einhüllenden kann auf der Seite des Eingangs des zu verbindenden Ansatzstücks rechteckig oder allgemeiner beliebig sein.

Claims

Ringdichtung für eine Fluidtransferverbindung zwischen einem Ansatzstück (40) einer Zuführungsleitung und einem Verbindungsstutzen (31), wobei diese Verbindung eine ringförmige Rille (20) umfasst, um die Dichtung (10) aufzunehmen, welche eine Auflagefläche (F1) auf dem Rillenboden und eine Auflagefläche (F2) auf dem Ansatzstück aufweist, wobei die Rille (20) eine Öffnung (22) und einen im Wesentlichen ebenen Rillenboden (21) mit geringerem Ausmaß als die Öffnung (22) besitzt, wobei die Dichtung im Querschnitt eine Auflagefläche (F1) auf dem Rillenboden mit geringerem Ausmaß als die Auflagefläche (F2) der Verbindung an dem Ansatzstück aufweist, wobei die Breiten (11, 12) der Auflageflächen für den Boden und die Verbindung jeweils in Abhängigkeit von den Abmessungen des Bodens (21) und der Öffnung (22) der Rille bestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie vom vierlappigen Typ ist, welcher im Querschnitt eine Form eines „X" mit einer Einhüllenden im Wesentlichen in Form eines Trapezes, vorzugsweise eines gleichschenkligen Trapezes (T), aufweist, mit zwei Rillenbodenlappen (L1, L2), welche die Auflagefläche (F1) auf dem Rillenboden bilden und der kleinen Grundseite (B1) des Trapezes (T) entsprechen, während zwei Kontaktlappen (L3, L4) die Auflagefläche (F2) auf dem Ansatzstück bilden und der großen Grundseite (B2) entsprechen.
Ringdichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verhältnis der radialen Höhen zwischen den Grundseiten des Trapezes (H1) und zwischen den Böden der Lappen (H2) durch die Abmessungen (22, Δ, 21) der Rille (20) bestimmt ist, um eine Verbindung ohne ein Eindrücken der Dichtung (10), welches über die Verformung der Lappen (L1–L4) hinausgeht, zu realisieren.
Ringdichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verhältnis der radialen Höhen (H1, H2) in der Spanne von 60–70% liegt und vorzugsweise im Wesentlichen gleich 70% ist.
Ringdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Größenverhältnis zwischen der Höhe der Dichtung (H1) und der Breite (12) ihrer Auflagefläche an dem Ansatzstück zwischen ungefähr 1 und 0,55 enthalten ist.
Verfahren zum Erhalten einer Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung ausgehend von einer Form realisiert wird, welche zwei symmetrische Abschnitte aufweist.
Abgedichtete Verbindung zwischen einem Ansatzstück (40) einer Fluidzuführungsleitung und einem Verbindungsstutzen (31), umfassend eine Dichtung (10) nach einem der Ansprüche 1–4 und eine ringförmige Rille (20), welche dazu ausgestaltet ist, die Dichtung aufzunehmen.
Verbindung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verhältnis zwischen der Öffnung (22) der Rille (20) und der Breite (11) der Dichtung, welche zwischen den Rillenbodenlappen definiert ist, ungefähr gleich 0,7 ist.
Verbindung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie vom Einrasttyp ist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass sie vom Typ in der Bohrung ist, wenn das Ansatzstück in den Verbindungsstutzen eindringt, oder vom Typ auf der Achse ist, wenn das Ansatzstück den die Verbindungsachse bildenden Stutzen umgibt.